首先配置GLFW和OpenGL环境，接着创建窗口并初始化上下文，通过GLAD加载函数指针，设置视口；然后编写顶点和片段着色器，编译并链接成着色器程序；再定义三角形的顶点数据，使用VAO和VBO将数据传入GPU，设置顶点属性；最后在主循环中绑定着色器和VAO，调用glDrawArrays绘制出彩色三角形。
想在C++中开始图形学编程，绘制一个最基础的三角形是入门的第一步。这个过程主要依赖于OpenGL和GLFW这两个库。OpenGL负责图形渲染，而GLFW用于创建窗口和处理用户输入。下面带你一步步实现用C++结合OpenGL和GLFW绘制一个彩色三角形。
1. 环境准备与库的安装
要运行OpenGL程序，你需要先配置开发环境并引入必要的库：
- 安装GLFW：GLFW是一个轻量级的窗口管理库，用于创建OpenGL上下文和窗口。可以从其官网（glfw.org）下载源码，或使用包管理器如vcpkg、homebrew安装。
- GLEW 或 glad + OpenGL 头文件：OpenGL函数指针需要运行时加载。推荐使用glad在线生成适配的加载器，或者使用GLEW库。
- C++编译器支持：确保你有g++、clang++或MSVC，并能链接静态/动态库。
- 链接库：编译时需链接glfw3、opengl32（Windows）或GL（Linux/macOS），以及可能的附加依赖如X11、pthread等。
提示：使用CMake可以简化项目构建流程。
2. 创建窗口并初始化OpenGL
使用GLFW创建一个窗口，并设置OpenGL上下文：
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#include#include #include int main() { // 初始化GLFW if (!glfwInit()) { std::cerr << "Failed to initialize GLFW" << std::endl; return -1; } // 配置GLFW：使用OpenGL 3.3 核心模式 glfwWindowHint(GLFW_CONTEXT_VERSION_MAJOR, 3); glfwWindowHint(GLFW_CONTEXT_VERSION_MINOR, 3); glfwWindowHint(GLFW_OPENGL_PROFILE, GLFW_OPENGL_CORE_PROFILE); // 创建窗口 GLFWwindow* window = glfwCreateWindow(800, 600, "First Triangle", nullptr, nullptr); if (!window) { std::cerr << "Failed to create GLFW window" << std::endl; glfwTerminate(); return -1; } glfwMakeContextCurrent(window); // 初始化GLAD（加载OpenGL函数指针） if (!gladLoadGLLoader((GLADloadproc)glfwGetProcAddress)) { std::cerr << "Failed to initialize GLAD" << std::endl; return -1; } // 设置视口 glViewport(0, 0, 800, 600); // 主循环 while (!glfwWindowShouldClose(window)) { // 清屏 glClearColor(0.2f, 0.3f, 0.3f, 1.0f); glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT); // 绘制代码将放在这里 // 双缓冲交换 glfwSwapBuffers(window); glfwPollEvents(); } glfwTerminate(); return 0; }
3. 编写着色器程序
OpenGL使用着色器来控制图形渲染。我们需要一个顶点着色器和一个片段着色器：
顶点着色器（Vertex Shader）：
#version 330 core
layout (location = 0) in vec3 aPos;
void main() {
gl_Position = vec4(aPos, 1.0);
}片段着色器（Fragment Shader）：
#version 330 core
out vec4 FragColor;
void main() {
FragColor = vec4(1.0f, 0.5f, 0.2f, 1.0f); // 橙色
}在C++中加载并编译这些着色器：
```cpp // 简化版：直接内联着色器源码 const char* vertexShaderSource = R"( #version 330 core layout (location = 0) in vec3 aPos; void main() { gl_Position = vec4(aPos, 1.0); } )";const char* fragmentShaderSource = R"(
version 330 core
out vec4 FragColor; void main() { FragColor = vec4(1.0f, 0.5f, 0.2f, 1.0f); } )";
编译并链接成着色器程序：
```cpp // 编译顶点着色器 unsigned int vertexShader = glCreateShader(GL_VERTEX_SHADER); glShaderSource(vertexShader, 1, &vertexShaderSource, nullptr); glCompileShader(vertexShader); // 错误检查（建议添加） // 编译片段着色器 unsigned int fragmentShader = glCreateShader(GL_FRAGMENT_SHADER); glShaderSource(fragmentShader, 1, &fragmentShaderSource, nullptr); glCompileShader(fragmentShader); // 链接着色器到程序对象 unsigned int shaderProgram = glCreateProgram(); glAttachShader(shaderProgram, vertexShader); glAttachShader(shaderProgram, fragmentShader); glLinkProgram(shaderProgram); // 使用该程序 glUseProgram(shaderProgram); // 删除着色器对象（已链接，不再需要） glDeleteShader(vertexShader); glDeleteShader(fragmentShader);
4. 定义顶点数据并绘制三角形
现在定义三个顶点，并使用VBO和VAO进行管理：
// 三角形的三个顶点（在标准化设备坐标系中）
float vertices[] = {
-0.5f, -0.5f, 0.0f, // 左下
0.5f, -0.5f, 0.0f, // 右下
0.0f, 0.5f, 0.0f // 顶部
};
// 创建顶点数组对象（VAO）
unsigned int VAO, VBO;
glGenVertexArrays(1, &VAO);
glGenBuffers(1, &VBO);
// 绑定VAO
glBindVertexArray(VAO);
// 将顶点数据复制到GPU的VBO中
glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, VBO);
glBufferData(GL_ARRAY_BUFFER, sizeof(vertices), vertices, GL_STATIC_DRAW);
// 设置顶点属性指针
glVertexAttribPointer(0, 3, GL_FLOAT, GL_FALSE, 3 * sizeof(float), (void*)0);
glEnableVertexAttribArray(0);
// 解绑VAO
glBindVertexArray(0);在主循环的绘图部分加入：
```cpp glUseProgram(shaderProgram); glBindVertexArray(VAO); glDrawArrays(GL_TRIANGLES, 0, 3); // 绘制三角形 ```运行程序后，你应该能看到一个橙色的三角形显示在窗口中央。
基本上就这些。从零开始搭建OpenGL环境并绘制第一个三角形，关键在于理解窗口创建、上下文初始化、着色器编译、顶点数据传递和渲染管线的基本流程。掌握这一步后，就可以继续学习纹理、矩阵变换、模型加载等更高级的内容了。
